Проектирование добычи с применением методов целенаправленного воздействия на массив горных пород

Введение

Актуальность темы определяется одновременно технологическими, экономическими и регуляторными вызовами современной горнодобывающей отрасли. Истощение легкодоступных запасов смещает фокус в сторону сложных по строению и трещиноватости массивов, где «силовые» схемы разработки перестают быть оптимальными без адресного воздействия на породу и тонкой настройки фильтрационно-геомеханических свойств. Одновременно усиливаются требования к промышленной безопасности и экологической результативности проекта: в 2023–2025 годах закон «О недрах» последовательно обновлялся, уточняя подходы к рациональному недропользованию и условиям обращения с участками недр, что прямо влияет на дизайн технологий добычи и на систему мониторинга воздействия на массив и окружающую среду. Таким образом, необходимость перехода от набора операций к управляемым геотехнологиям — от буровзрывных и гидравлических до химических и электроимпульсных — диктуется не только экономикой, но и правовыми рамками и общественными ожиданиями устойчивости.
Степень разработанности вопроса в отечественной повестке высока, но фрагментарна: по отдельным направлениям существуют зрелые практики и нормативные ориентиры, тогда как их интеграция в единый проектный алгоритм «геология → выбор технологии → мониторинг → управление риском» лишь формируется. В качестве «каркаса» выступают Федеральные нормы и правила Ростехнадзора, в частности «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров…» (приказ № 439), которые предъявляют обязательные требования к прогнозу устойчивости и системам наблюдений на открытых работах; над ними «надстраиваются» информационно-технические справочники по НДТ (например, ИТС 16-2023 «Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы»), закрепляющие технологические ориентиры по энергоэффективности, водообороту и обращению с отходами для разных стадий жизненного цикла добычи. В практической плоскости востребованность геотехнологий подтверждается российскими проектами скважинного подземного выщелачивания урана (АО «Хиагда», АО «Далур») и повсеместным внедрением цифрового мониторинга деформаций (радарная интерферометрия InSAR, наземный георадар, микросейсмика) на крупных горнодобывающих предприятиях. Эти направления хорошо описаны в русскоязычных источниках, но требуют синтеза в общем методологическом поле, что и составляет предмет настоящей работы.
Цель исследования — обосновать и описать целостный подход к проектированию добычи с применением методов целенаправленного воздействия на массив горных пород, позволяющий совместить технологическую эффективность, промышленную безопасность и экологическую управляемость.
Для достижения цели решаются задачи:
1) систематизировать геотехнологические решения (буровзрывные, гидравлические, химические, термические, электроимпульсные и их комбинации) в привязке к типам месторождений и горно-геологическим условиям с опорой на действующие НДТ и ФНП;
2) разработать проектный алгоритм выбора и верификации технологии, включающий конфигурирование системы мониторинга (InSAR/GBSAR/микросейсмика/датчики давления и деформаций), модель управления риском и требования к водно-реагентным и энергетическим балансам.
Такой постановкой задач работа намеренно «сшивает» инженерные, нормативные и управленческие аспекты, чтобы выходы были применимы в реальных условиях проектирования и эксплуатации.
Объект исследования — технологические процессы добычи твёрдых полезных ископаемых в условиях неоднородных и напряжённых горных массивов, где ключевую роль играет управляемое воздействие на физико-механическое и фильтрационное состояние пород. Предмет исследования — методологические принципы и проектные решения целенаправленного воздействия на массив (от выбора схемы до контуров мониторинга и критериев эффективности), обеспечивающие требуемый уровень извлечения при соблюдении регуляторных и экологических ограничений. Выбор такого объектно-предметного фокуса обусловлен практической значимостью: именно здесь концентрируются ошибки, ведущие к потерям, разубоживанию, неустойчивости бортов/выработок и экологическим рискам, и именно здесь наибольший эффект дают «тонкие» технологии, подкреплённые наблюдаемостью процесса.
Методологическая база сочетает геомеханику сплошной и трещиноватой среды, гидрогеологию, численное моделирование и анализ нормативнотехнической документации. Геомеханическая часть опирается на лабораторнополеовую характеристику прочностно-деформационных свойств (ГОСТметодики) и калибруется по данным микросейсмики и геодезии; гидродинамические аспекты — на балансовые модели фильтрации и массопереноса в порово-трещинной среде, что критично для выщелачивания и дегазации. Численное моделирование включает континуальные и дискретные постановки для оценки устойчивости откосов и выработок и для прогнозирования зон перераспределения напряжений при «тонкой настройке» технологии (изменение сетки бурения, режимов взрывания, схем закачки и т. п.). Наконец, анализ НТД ведётся по «вертикали» — от закона «О недрах» и подзаконных актов до ИТС по НДТ и корпоративных регламентов предприятий-недропользователей; в качестве источников привлекаются официальные публикации правовых систем (pravo.gov.ru, КонсультантПлюс, ГАРАНТ), открытые материалы Ростехнадзора, профильно-отраслевые справочники по НДТ, а также публичные отчёты и сайты российских уранодобывающих предприятий, реализующих СПВ как базовую технологию. Такой инструментарий обеспечивает верифицируемость выводов и их соответствие как российской нормативике, так и реальной практике проектирования и эксплуатации горных предприятий.

Список использованной литературы

1. О недрах: Закон Российской Федерации от 21.02.1992 № 2395-1 (с изм. и доп.). — Офиц. текст.
2. О промышленной безопасности опасных производственных объектов: Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ (с изм. и доп.). — Офиц. текст.
3. Об утв. ФНП «Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов»: приказ Ростехнадзора от 13.11.2020 № 439. — Офиц. текст.
4. Об утв. ФНП «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых»: приказ Ростехнадзора от 08.12.2020 № 505. — Офиц. текст.
5. Об утв. ФНП «Правила безопасности при взрывных работах»: приказ Ростехнадзора от 16.12.2013 № 605 (с изм.). — Офиц. текст.
6. ИТС 16-2023. Горнодобывающая промышленность. Общие процессы и методы: информационно-технический справочник по НДТ. — Утв. приказом Минпромторга России от 05.12.2023 № 2609.
7. ИТС 37-2017. Добыча и обогащение угля: информационнотехнический справочник по НДТ. — Утв. приказом Росстандарта от 15.12.2017 № 2841.
8. ГОСТ Р 58150–2018. Горное дело. Динамические явления в угольных шахтах. Термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2018.
9. Исмагилов Р. И., Щелкунов В. В., Ушаков О. И., Пильщиков А. Н., Космачёв С. П. Применение наземной радарной интерферометрии IBIS-FM для контроля устойчивости откосов карьера АО «МГОК» // Горная промышленность. — 2020. — № 3. — С. 84–90.
10. Тимошкина Е. П., Кочарян Г. Г. Возможности спутниковой интерферометрии в задачах мониторинга проседаний в горнопромышленных районах // Материалы науч. конф. — М.: ИФЗ РАН, 2023.
11. Беседина А. В., Кочарян Г. Г., и др. Микросейсмический подход к оценке устойчивости бортов карьеров: практика и перспективы // Горная промышленность. — 2023. — № 4. — С. 61–70.
12. Сластунов С. В., Марьин Д. В., Гусев А. Е., Сердюков С. В. Применение гидроразрыва пласта для снижения газообильности участков подготовки и очистных забоев // Сб. тр. конф. «Геомеханика в горном деле». — Кемерово: КузГТУ, 2020.
13. «Методические рекомендации по подземному (скважинному) выщелачиванию урана». — АО «НАК Казатомпром». — Алматы, 2006.
14. Аксенов А. В. Опыт исследования и разработки технологии кучного выщелачивания окисленных руд медно-порфировых месторождений // Цветные металлы. — 2013. — № 10. — С. 49–55.
15. АО «Хиагда». Скважинное подземное выщелачивание: принцип и результаты [Электронный ресурс]. — Офиц. сайт. — Дата обращения: 21.10.2025.